Cómo mejorar la resistencia al impacto de las costuras de soldadura de las
tuberías de acero ERW (soldadas por resistencia eléctrica) es un problema importante en la tecnología de fabricación de tuberías. Sobre la base de la práctica de producción en masa, se analizaron varios factores que afectan la resistencia al impacto de las costuras soldadas de tubos de acero soldados con resistencia a la costura recta ERW. Señaló que para mejorar aún más la resistencia al impacto de la soldadura y cumplir con los requisitos de alta tenacidad de las tuberías de larga distancia para tubos de acero ERW, es necesario comenzar por controlar la calidad de las bobinas de acero en bruto, combinadas con el proceso de fabricación de tuberías. , para fortalecer el control de calidad del conformado, soldadura y tratamiento térmico en línea posterior a la soldadura.
Características de la tenacidad al impacto de las soldaduras de tubos de acero ERW:
El proceso de soldadura de tubos de acero ERW utiliza el principio del efecto superficial generado por una corriente de alta frecuencia para calentar el borde de la bobina laminada en caliente hasta un estado fundido y luego lo suelda mediante extrusión mecánica. La tubería de acero producida mediante este proceso tendrá una línea de fusión blanca en el centro de la soldadura, y las zonas afectadas por el calor en ambos lados de la línea de fusión producirán líneas de corriente metálicas que se extenderán desde el centro hasta las superficies interior y exterior. Dado que la tubería de acero ERW utiliza el metal base como material de soldadura, el rendimiento de la soldadura está estrechamente relacionado con el rendimiento del metal base. Entre los materiales ordinarios, la diferencia en la energía absorbida por la prueba de impacto Charpy entre la soldadura y el material base es muy pequeña. Por el contrario, existe una gran diferencia en los materiales de alta tenacidad: la tenacidad al impacto de la soldadura es significativamente peor que la del material base, pero significativamente mejor que la de la soldadura de materiales ordinarios. De esto se puede ver que se mejora la tenacidad al impacto del centro de soldadura de la tubería de acero ERW. Incluso si se utilizan materiales de alta tenacidad, aunque se mejora la tenacidad de la soldadura, la tenacidad al impacto del centro de soldadura no se puede mejorar por completo.
Factores que afectan la tenacidad al impacto de las soldaduras:
Los principales factores que afectan la tenacidad al impacto de las soldaduras son:
(1) Propiedades físicas y químicas de las materias primas.
(2) Tamaño de grano de materias primas e inclusiones no metálicas.
(3) Condiciones del tratamiento térmico de soldadura.
(4) Condiciones de moldeo
(5) Condiciones de soldadura
1. Propiedades físicas y químicas de las materias primas.
La tubería de acero ERW utiliza el metal base como material de soldadura, por lo que las propiedades físicas y químicas de las materias primas determinan directamente las propiedades físicas y químicas de la soldadura. Para estudiar las propiedades de impacto de materiales con diferentes composiciones químicas y las propiedades de impacto de su metal base y soldaduras que se ven afectadas por cambios en la composición química, se utilizaron dos materiales con diferentes composiciones químicas para fabricar tubos de acero y luego se realizaron pruebas de impacto Charpy. realizado. Para eliminar la influencia del proceso de fabricación de tuberías en los resultados de las pruebas, se normalizaron todas las muestras.
2. Tamaño de grano de materias primas e inclusiones no metálicas.
Durante el proceso de soldadura de tubos de acero ERW, debido a la presión mecánica, se producirán líneas de corriente metálicas que se extienden desde el centro de la placa de acero hasta las superficies interior y exterior en las zonas afectadas por el calor en ambos lados de la soldadura. Las líneas de corriente del metal cerca del centro de la soldadura son básicamente las mismas que las de fusión: las líneas son paralelas y coincidentes con la línea de fusión. Las líneas de corriente metálicas son estructuras e inclusiones en forma de bandas que se extienden a lo largo de la dirección de laminación durante el laminado en caliente de placas de acero. Cuanto mayor sea el espesor de las líneas de corriente metálicas y el tamaño de grano de la materia prima o cuantas más inclusiones no metálicas, más gruesas y más obvio serán las aerodinámicas del metal. . Cuando hay muchas inclusiones no metálicas y están distribuidas de manera desigual, el metal base se segregará seriamente. Durante la soldadura de alta frecuencia, bajo la acción de la fuerza de extrusión del rodillo de compresión, una gran cantidad de inclusiones no metálicas en la zona de segregación ingresarán a la zona de fusión de soldadura a lo largo de las líneas de corriente del metal. Las líneas de segregación se pueden ver claramente desde la Muestra de ácido caliente con bajo aumento. Se cruzan en la línea de fusión en un cierto ángulo. En este caso, la resistencia al impacto de la soldadura se reducirá seriamente y la energía absorbida por el impacto se reducirá considerablemente. Por lo tanto, durante las etapas de fundición y laminación de bobinas de acero en bruto, se deben tomar medidas para reducir las inclusiones y refinar los granos. Durante el proceso de fabricación de tuberías, el ángulo ascendente de las líneas de corriente del metal también debe controlarse razonablemente. Generalmente, la sujeción entre las El metal se agiliza y se requiere la línea de fusión. El ángulo se controla entre 25 y 45 grados, y lo mejor es que sea básicamente simétrico hacia arriba, abajo, izquierda y derecha.
3. Condiciones del tratamiento térmico de soldadura.
Las líneas de flujo de metal en soldaduras y zonas afectadas por el calor se pueden eliminar mediante tratamiento térmico. Para estudiar la diferencia en la tenacidad al impacto de dos tipos de muestras de soldadura soldadas en las mismas condiciones, con y sin tratamiento térmico, se tomaron dos grupos de muestras: un grupo fue tratado térmicamente y las líneas de corriente del metal prácticamente desaparecieron, y el otro grupo no lo era Tratamiento térmico, hay corrientes de metal obvias. El proceso de tratamiento térmico de la soldadura consiste en recalentar la soldadura para mejorar la estructura endurecida formada durante la soldadura hasta obtener una estructura adecuada y refinar los granos. Pero cómo controlar la temperatura del tratamiento térmico puede lograr el propósito de refinar los granos y mejorar la tenacidad de la soldadura. Según estadísticas extranjeras relevantes, cuando la soldadura se calienta entre Ac3+ 50 y Ac3+ 150 en el rango de temperatura de normalización, se espera obtener una estructura fina de ferrita + perlita y mejorar la unión. Dureza de la soldadura. La relación entre la temperatura del tratamiento térmico de la soldadura y la temperatura de transición dúctil-frágil de la soldadura. Uno de los factores importantes con respecto a las condiciones del tratamiento térmico es la temperatura inicial del enfriamiento por agua. Después de calentar la soldadura de la tubería de acero mediante tratamiento térmico, debe someterse a un enfriamiento por aire a larga distancia. Para acortar la distancia de la sección de enfriamiento por aire y evitar que la tubería de acero se deforme después del dimensionamiento, la tubería de acero debe enfriarse con agua. antes de introducir el tallaje.
Uno de los factores importantes con respecto a las condiciones del tratamiento térmico es el tiempo de mantenimiento después del calentamiento. El tratamiento térmico de soldadura en línea se diferencia del calentamiento general en un horno de tratamiento térmico: tiene dos características: por un lado, utiliza calentamiento por inducción de frecuencia media, con una velocidad de calentamiento rápida y temperatura desigual en la dirección de la pared de la tubería; por el otro Por otro lado, utiliza calentamiento local, la velocidad de enfriamiento es rápida y se producen pocos granos Y a la temperatura del tratamiento térmico. Estos dos problemas se pueden resolver utilizando dos o más máquinas de tratamiento térmico de frecuencia intermedia para calentamiento continuo. Este método no sólo puede hacer que la temperatura en la dirección de la pared de la tubería sea más uniforme, sino que también puede extender el tiempo de retención. Sin embargo, para aumentar la inversión en equipos, también debemos considerar si la sección de enfriamiento por aire es lo suficientemente larga y si puede cumplir con el requisito de que la temperatura inicial del enfriamiento por agua no sea demasiado alta.
4. Condiciones de soldadura
Las máquinas de soldadura de alta frecuencia son generalmente máquinas de soldadura automáticas que pueden controlar automáticamente la salida de potencia de soldadura de acuerdo con la temperatura y la velocidad de soldadura, por lo tanto, siempre que la cantidad de extrusión, la velocidad de soldadura, el ángulo de apertura en forma de V de la zona de soldadura y Otros factores están bien controlados durante la soldadura, será bueno controlar la calidad de la soldadura.
(1) Cantidad de extrusión
La forma de controlar la cantidad de extrusión es ajustar la fuerza de extrusión del rodillo de extrusión. Aumentar la fuerza de extrusión del rodillo de extrusión puede aumentar la cantidad de extrusión, lo que es beneficioso para la descarga de óxidos e inclusiones y mejora la tenacidad al impacto de la soldadura. Pero si la cantidad de extrusión es demasiado grande, también puede ser perjudicial.En primer lugar, una extrusión excesiva hará que el punto de soldadura se desvíe del centro del rodillo de extrusión y los dos entrarán en contacto de antemano. Cuando llegan al centro del rodillo de extrusión, la temperatura del punto de soldadura habrá bajado. dificultando la descarga de óxidos e inclusiones. En segundo lugar, cuando la cantidad de extrusión es demasiado grande, la potencia de soldadura que se debe generar aumentará. Si la potencia de salida de soldadura es insuficiente, la temperatura de soldadura no será suficiente, lo que resultará en soldadura en frío. La cantidad de extrusión debe controlarse en 0,4~0,6t. Por otro lado, la cantidad de extrusión también puede reflejarse desde el ángulo entre la línea de corriente del metal y la línea de fusión. Un ángulo pequeño entre la línea de corriente del metal y la línea de fusión indica una cantidad de extrusión grande; un ángulo grande entre la línea de corriente del metal y la línea de fusión indica una cantidad de extrusión pequeña.
(2) Velocidad de soldadura
Aumentar la velocidad de soldadura es beneficioso para la estabilidad de la temperatura de soldadura, pero la velocidad de soldadura está limitada por las capacidades del equipo, incluida la potencia de la máquina formadora y la potencia de la máquina de soldadura de alta frecuencia. No se puede aumentar infinitamente y se debe seleccionar la velocidad más alta para soldar dentro del rango permitido.
(3) Ángulo de apertura en forma de V del área de soldadura
La selección del ángulo de apertura en forma de V está relacionada con la resistencia del material, el espesor y la cantidad de extrusión de soldadura, generalmente de 3 a 6. Cuanto más delgado sea el material, menor será la resistencia y mayor será la cantidad de extrusión de soldadura, se debe seleccionar un ángulo de apertura mayor; de lo contrario, se debe seleccionar un ángulo de apertura menor. El ángulo de apertura ideal en forma de V debe mantener el punto de soldadura lo más cerca posible del centro del rodillo de extrusión, lo que favorece la descarga de óxidos e inclusiones y mejora la tenacidad al impacto de la soldadura.
Conclusión:
A través del análisis de los factores básicos que afectan la resistencia al impacto de las soldaduras de tubos de acero ERW, se puede encontrar que el objetivo final de controlar razonablemente varios factores relacionados en la práctica de producción es reducir los óxidos y las inclusiones en las soldaduras, refinar los granos, y así mejorar la resistencia al impacto. Al producir tubos de acero ERW con requisitos de alta tenacidad al impacto, se deben considerar las materias primas, el conformado, la soldadura y el tratamiento térmico de soldadura, y se deben integrar todos los factores para lograr la mejor calidad de soldadura. Mediante ajustes razonables en los aspectos anteriores, la tenacidad al impacto, la temperatura de transición horizontal dúctil-frágil, etc. del metal base y la soldadura de la tubería de acero ERW producida pueden alcanzar aproximadamente el mismo nivel.
